"Microporous ceramics" merupakan material industri yang bisa ditemukan di berbagai sektor industri. Ketika membahas microporous ceramics, mungkin sebagian orang sangat asing dengan konsep ini, apa sebenarnya benda ini?
Sejarah pengembangan microporous ceramics
Sebenarnya, penelitian tentang microporous ceramics di seluruh dunia dimulai pada tahun 40-an abad ke-20, dan setelah berhasil mempromosikan penerapannya dalam industri susu dan minuman (anggur, bir, sari apel) di Prancis pada awal tahun 80-an abad ke-20, mulai diterapkan pula pada pengolahan air limbah dan bidang-bidang lain yang terkait.
Pada tahun 2004, penjualan pasar keramik berpori dunia melampaui 10 miliar dolar AS, dan penjualan pasar tersebut berkembang dengan tingkat pertumbuhan tahunan sebesar 35% berkat penerapan keramik berpori mikro dalam filtrasi dan pemisahan presisi yang berhasil.
Keramik berpori mikro adalah struktur berpori seragam keramik berpori mikro, yaitu jenis baru bahan keramik, sekaligus juga keramik struktural fungsional. Sesuai namanya, ini adalah badan keramik dengan sejumlah besar pori terbuka atau tertutup berukuran mikro di dalam atau pada permukaan keramik. Porinya sangat kecil, ukuran pori umumnya mencapai ukuran mikron atau sub-mikron, sehingga hampir tidak terlihat oleh mata telanjang. Namun sebenarnya, keramik berpori mikro banyak ditemui dalam kehidupan sehari-hari, seperti elemen filter keramik yang digunakan dalam alat purifikasi air dan elemen atomisasi dalam rokok elektronik.
Keramik berpori dapat diklasifikasikan berdasarkan dimensi, komposisi fase, dan struktur pori (ukuran pori, morfologi pori, dan konektivitas pori).
Berdasarkan ukuran pori, keramik berpori dibagi menjadi: keramik berpori kasar (ukuran pori > 500 μm), keramik berpori besar (ukuran pori 100~500 μm), keramik berpori sedang (ukuran pori 10~100 μm), keramik berpori kecil (ukuran pori 1~50 μm), keramik berpori halus (ukuran pori 0,1~1 μm), dan keramik berpori mikro. Berdasarkan struktur pori, keramik berpori dapat dibagi menjadi keramik berpori dengan struktur pori yang seragam dan keramik berpori dengan struktur pori yang tidak seragam.
Keramik berpori mikro adalah jenis baru material penyaring anorganik non-logam, keramik berpori mikro tersusun dari partikel agregat, bahan pengikat, pori-pori, dan bagian lainnya, dengan pasir kuarsa, korundum, alumina (Al2O3), silikon karbida (SiC), mullit (2Al2O3-3SiO2), serta partikel keramik sebagai agregat, dicampur dengan sejumlah bahan pengikat tertentu, agen pembentuk pori, lalu dipanggang pada suhu tinggi. Partikel agregat, bahan pengikat, agen pembentuk pori serta kondisi ikatan di antara keduanya menentukan ukuran pori, porositas, permeabilitas udara, serta karakteristik utama lainnya dari keramik tersebut. Agregat, seperti halnya bahan pengikat, dipilih sesuai dengan tujuan penggunaan produk. Agregat umumnya memerlukan kekuatan tinggi, ketahanan terhadap panas, ketahanan terhadap korosi, bentuk mendekati sferis (mudah membentuk kondisi penyaringan), mudah digranulasi dalam rentang ukuran partikel tertentu, serta afinitas yang baik dengan bahan pengikat. Jika substrat agregat dan ukuran partikelnya sama, serta kondisi lainnya identik, ukuran pori, porositas, permeabilitas udara, dan indikator lainnya dari produk dapat mencapai tujuan yang ideal.
Karakteristik keramik berpori mikro
Poripori pada keramik berpori berasal dari dua bagian: satu bagian berasal dari rongga antar partikel yang tersisa selama proses sintesis partikel bubuk, dan bagian lainnya berasal dari pori yang terbentuk oleh bahan pembentuk pori.
Poripori tersebut terdistribusi secara merata, dan produk keramik berpori mikro dengan ukuran pori yang dipilih dapat diproduksi.
Memiliki stabilitas kimia yang baik, tahan terhadap korosi kimia, kecuali terhadap asam fluorida pekat dan alkali pekat, semua media memiliki ketahanan korosi yang sangat baik, melalui pemilihan bahan dan pengendalian proses, dapat dibuat keramik berpori mikro yang cocok untuk berbagai lingkungan korosif, serta tidak bereaksi secara kimia dengan zat lain, sehingga cairan tidak terkontaminasi oleh zat yang terlarut dan tidak menyebabkan pencemaran sekunder;
Tahan terhadap suhu tinggi, tidak menguapkan zat berbahaya, memiliki stabilitas termal yang baik, tidak mengalami deformasi termal, pelunakan, atau oksidasi, dapat digunakan pada kisaran suhu -50~500°C.
Kekuatan dan kekakuan mekanis tinggi, di bawah beban tekanan udara, hidrolis, atau beban lainnya, bentuk dan ukuran lubang tidak akan berubah;
Memiliki kemampuan regenerasi yang kuat, hampir dapat memulihkan kapasitas penyaringan semula melalui pencucian mundur dengan cairan atau gas, sehingga memiliki umur pemakaian yang panjang, sekaligus memiliki performa antibakteri yang baik, tidak mudah terurai oleh bakteri.
Memiliki performa adsorpsi yang baik, keramik mikropori, karakteristik permukaan padat berpori, membuatnya memiliki luas permukaan dalam yang besar, yaitu energi permukaan yang besar, sehingga memiliki daya adsorpsi yang kuat, serta mampu mengadsorpsi dan menyaring partikel tersuspensi kecil dalam jumlah besar.
Tidak menimbulkan pencemaran, memiliki kondisi yang bersih baik, tidak beracun dan tidak berbau, tidak menyebabkan benda asing terlepas, serta tidak menimbulkan pencemaran sekunder, dapat menggantikan bahan penyaring seperti kain katun, kain sutra, plastik, kain logam mulia, dan sebagainya, menghilangkan kekurangan bahan penyaring tersebut.
Aplikasi keramik berpori mikro
Keramik berpori mikro memiliki keunggulan dalam adsorpsi, permeabilitas udara, ketahanan korosi, kompatibilitas lingkungan, biokompatibilitas, serta sifat fisik dan kimia yang unik. Keramik ini digunakan secara luas dalam filtrasi berbagai cairan, filtrasi gas, serta fiksasi enzim biologis dan pembawa adaptabilitas biologis.
Prospek pasar untuk pengembangan dan aplikasi keramik berpori mikro sangat luas, dan telah menjadi material keramik baru yang dikembangkan oleh banyak lembaga penelitian dan produsen di dalam dan luar negeri.
Prospek pasar untuk pengembangan dan aplikasi keramik berpori mikro sangat luas, dan telah menjadi material keramik baru yang dikembangkan oleh banyak lembaga penelitian ilmiah serta produsen dalam dan luar negeri. Saat ini, material ini telah digunakan secara luas di berbagai industri seperti perlindungan lingkungan, penghematan energi, kedirgantaraan, kimia, minyak bumi, peleburan logam, makanan, farmasi, biologi, kedokteran, peternakan, dan lainnya, sehingga secara signifikan meningkatkan kualitas produk dan daya saing pasar dari industri-industri tersebut. Sebagai bahan penyaring gas-cair, pemurnian dan pemisahan, penyerap suara dan peredam kejut, bahan pertukar panas, pengisi kimia, biokeramik dan pembawa katalis, adsorben, bahan implan biologis, bahan dinding khusus, organ buatan, bahan tahan api, bahan sensor, dan lainnya, keramik berpori mikro telah diperkenalkan dalam banyak disiplin ilmu dan bidang, sehingga menarik perhatian besar dari kalangan ilmu material dunia.
Sebagai jenis keramik baru yang memiliki beragam aplikasi dan prospek pengembangan yang luas, keramik berpori mikro telah menjadi topik hangat yang mendapat perhatian.
EN
